«МЕТОД КОНТРОЛЯ ЗАГРЯЗНЕНИЯ НРИДОРОЖНЫХ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ЗЕМЕЛЬ ОТРАБОТАВШИМИ ГАЗАМИ ДВИГАТЕЛЕЙ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ (НА НРИМЕРЕ БРЯНСКОЙ ОБЛАСТИ) ...»

ИЗ ФОНДОВ РОССИЙСКОЙ ГОСУДАРСТВЕННОЙ БИБЛИОТЕКИ

Горюнова, Екатерина Александровна

Метод контроля загрязнения придорожных

сельскохозяйственных земель отработавшими

газами двигателей внутреннего сгорания

Москва

Российская государственная библиотека

diss.rsl.ru

2006

Горюнова, Екатерина Александровна

Метод контроля загрязнения придорожных

сельскохозяйственных земель отработавшими газами двигателей внутреннего сгорания : [Электронный ресурс] : На примере Брянской области : Дис. ... канд. техн. наук

 :

05.11.13. ­ Орел: РГБ, 2006 (Из фондов Российской Государственной Библиотеки) Сельское и лесное хозяйство ­­ Охрана природы Сельское хозяйство отдельных территорий ­­ Брянская область ­­ Охрана природы Приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий Полный текст:

http://diss.rsl.ru/diss/06/0300/060300031.pdf Текст воспроизводится по экземпляру, находящемуся в фонде РГБ:

Горюнова, Екатерина Александровна Метод контроля загрязнения придорожных сельскохозяйственных земель отработавшими газами двигателей внутреннего сгорания Орел  Российская государственная библиотека, 2006 (электронный текст) 61:06-5/

На правах рукописи

ГОРЮНОВА ЕКАТЕРИНА АЛЕКСАНДРОВНА

МЕТОД КОНТРОЛЯ ЗАГРЯЗНЕНИЯ НРИДОРОЖНЫХ

СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ЗЕМЕЛЬ

ОТРАБОТАВШИМИ ГАЗАМИ ДВИГАТЕЛЕЙ

ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

(НА НРИМЕРЕ БРЯНСКОЙ ОБЛАСТИ)

05.11.13 - Приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий Диссертация па соискапие учепой степепи кандидата технических паук

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИ1СА РАБОТЫ

1. ВЛИЯНИЕ АВТОТРАНСПОРТА НА ЗАГРЯЗНЕНИЕ

СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ УГОДИЙ И НЕОБХОДИМОСТЬ

КОНТРОЛЯ ЭТОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ

1.1 Загрязнение сельскохозяйственных угодий отработавшими 1.2 Последствия загрязнения сельскохозяйственных угодий 1.3 Методы борьбы с загрязнениями сельскохозяйственных 1.4 Необходимость контроля загрязнения и учет результатов

2. МЕТОД КОНТРОЛЯ ЗАГРЯЗНЕНИЯ НРИДОРОЖНЫХ

СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ЗЕМЕЛЬ ОТРАБОТАВШИМИ

ГАЗАМИ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ ВНУТРЕННЕГО

СГ0РАНР1Я 2.4 Расчет концентрации вредных выбросов соединений свинца

З.ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ПРОВЕРКА ДОСТАТОЧНОСТИ

РАЗРАБОТАННОГО МЕТОДА КОНТРОЛЯ НА ПРИМЕРЕ

УГОДИЙ БРЯНСКОЙ ОБЛАСТИ

3.2 Расчетная оценка загрязнения придорожных земель 3.3 Рекомендации по посадке сельскохозяйственных культур

4. МЕТОДИКА ЭКОЛОГИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА НО

ОЦЕНКЕ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПРИДОРОЖНЫХ

СЕЛЬСК0Х03ЯЙСТВЕННБ1Х ЗЕМЕЛБ ВЫБРОСАМИ

АВТОТРАНСНОРТА

4.1 Мониторинг загрязнения придорожных сельхозземель отработавшими газами автомобильных двигателей 4.2 Контроль качества работ по проведению мониторинга загрязнения земель сельскохозяйственного назначения выбросами

ВВЕДЕНИЕ.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Контроль за фоновым загрязнением почвенного покрова имеет важное значение Почвы сельскохозяйственных полей, прилегающие к автотрассам, должны контролироваться на содержание в них тяжелых металлов, бензапирена и других токсичных веществ. Проблема экологичности двигателей внутреннего сгорания приобретает все большую актуальность. Охрана окружающей среды в настоящее время - одна из важнейших задач человечества. Благодаря достижениям науки и техники, человек получил в свои руки мощное орудие воздействия на природу, при помощи которых ему удалось вовлечь в процесс производства почти всю приповерхностную оболочку Земли. Направляя свою деятельность, прежде всего на разумное преобразование природы, человечество достигло выдающихся успехов. Но, с другой стороны, вторгаясь с помощью техники в природные процессы, человек нередко нарушает закономерности их протекания. В результате этого увеличились площади эррозированных земель, стало резко сокращаться количество многих видов природных ресурсов. Антропогенное воздействие на окружаюшую среду от применения нефтяных топлив в автотранспортных средствах определяется огромным количеством вредных веществ, поступающих в атмосферу вместе с отработавшими газами автомобилей и проявляется загрязнением сельскохозяйственных земель и получаемой с них продукции.

Контроль загрязнения сельскохозяйственных угодий отработавшими газами двигателей внутреннего сгорания, применяемых на автотранспорте, позволяет дать практические рекомендации по совершенствованию системы сева и возможности произрастания различных культур на полях, в большей или меньшей степени подверженных загрязнению различными токсичными веществами. Особенно опасны тяжелые металлы: свинец, кадмий, цинк.

В связи с тем, что для каждой сельскохозяйственной культуры характерен определенный микроэлементный состав, на основании проделанных исследований выработан ряд рекомендаций по рациональному засеиванию земель сельскохозяйственного назначения, загрязненными токсичными веществами, содержаш;имися в выхлопах автотранспорта.

распространения загрязняющих веществ и их приземистой концентрации (ОНД - 86, ОНД - 90 и др.) учитывают различные факторы (скорость ветра, температуру стратификации атмосферы, параметры источника выброса, температуру окружающего воздз^а, характеристику рельефа местности). Но для разработки метода контроля состояния сельскохозяйственных земель под воздействием отработавших газов двигателей внутреннего сгорания не рассчитывается концентрация загрязняющих веществ в пахотном слое земли.

В связи с этим возникла острая необходимость оценить с точки зрения экологического контроля загрязнение земель сельскохозяйственного назначения, подвергающихся воздействию отработавших газов автомобильных двигателей, разработать методику контроля, переработать метод ОНД - 86 применительно к расчету выбросов автотранспорта, научно обосновать мероприятия по минимизации вредных последствий и дать практические рекомендации для улучшения сложившейся неблагоприятной ситуации.

экспериментально-теоретической базы, изучение состояния земель сельскохозяйственного назначения в связи с интенсивностью транспортного потока на исследуемых автодорогах, разработка метода контроля загрязнения придорожных сельскохозяйственных земель отработавшими газами автомобильных двигателей внутреннего сгорания.

Основиыми задачами исследований являются:

— оценка экологической опасности различных типов двигателей внутреннего сгорания, применяемых в автомобилестроении;

— оценка экологического ущерба, наносимого окружающей природной среде от применения различных видов топлив на автотранспорте;

— анализ влияния вредных выбросов, содержащихся в отработавших газах автомобильных двигателей, на сельхозземли;

— разработка методик и проведение экспериментальных исследований по автотранспорта;

— разработка метода контроля загрязнения придорожных земель сельскохозяйственного назначения отработавшими газами автомобильных двигателей внутреннего сгорания;

— обоснование мероприятий, направленных на улучшение работы автомобильных двигателей для снижения токсичности отработавших газов и повышение топливной экономичности;

— обоснование практического использования разработанного метода контроля и методики экологического мониторинга по оценке влияния вредных выбросов автотранспорта на сельскохозяйственные почвы Научная новизна диссертационной работы заключается в следующем:

— в установлении влияния выбросов автотранспорта на химический состав придорожных сельхозземль при различных расстояниях от полотна дороги;

—в разработке нового метода контроля загрязнения придорожных сельскохозяйственных земель, оказывающихся под воздействием негативного влияния отработавших газов двигателей внутреннего сгорания, включающего в себя разработку и обоснование способов исследований, внедрение новой методики взятия почвенных образцов на химический анализ, обработку результатов;

— в применении существующего метода ОНД - 86 для расчета вредных выбросов свинца, содержащихся в отработавших газах автомобильных двигателей;

— в комплексном анализе состояния сельхозземель под воздействием экологических последствий вредных выбросов токсичных веществ в атмосферу, воздействие выбросов автомобильных двигателей на прилегающие к автодорогам почвы.

— обосновании мероприятий, направленных на повышение экологичности транспортных средств и улучшение состояния окружаюш,ей природной среды.

Практическая значимость результатов исследования заключается в следующем:

сельскохозяйственных земель отработавшими газами автомобильных двигателей внутреннего сгорания;

— предложена методика экологического мониторинга, позволяющая проанализировать вредное воздействие антропогенного фактора с учетом сверхнормативный вид загрязнения;

— внедрение результатов исследований и конкретных научно обоснованных предложений позволит улучщить экологические показатели работы автомобильных двигателей, минимизировать ущерб, наносимый окружающей среде, здоровью живых организмов и растительности.

— учет результатов контроля при разработке плана севооборота позволит рационально использовать придорожные земли сельскохозяйственного назначения и получить с них чистую растениеводческую продукцию.

подтверждается сопоставлением экспериментальных результатов с теоретическими и другими результатами известными из научной и справочной литературы, использованием современных методов исследования, большим объемом экспериментального материала.

Основные ноложения, выносимые на защиту:

—^метод контроля загрязнения придорожных сельскохозяйственных земель отработавшими газами двигателей внутреннего сгорания, применяемых в автомобилестроении;

—^методика отбора проб почв с целью контроля загрязнения их тяжелыми металлами, содержащимися в выбросах автомобильных двигателей;

—методика и результаты экспериментальных исследований по определению концентрации тяжелых металлов, содержащихся в отработавших газах автомобильных двигателей, в пахотном слое почвы;

—^методика проведения экологического мониторинга по оценке влияния отработавших газов двигателей внутреннего сгорания на придорожные земли сельскохозяйственного назначения;

—рекомендации по посеву сельскохозяйственных культур на загрязненных территориях.

Личный вклад автора заключается в выборе темы, составлении методики исследований, сборе, обработке и научном анализе экспериментального материала, обосновании полученных результатов исследований и решений задач для достижения поставленной цели.

диссертационной работы докладывались на Региональных и Вузовских научно-практических конференциях и совещаниях в городе Брянске.

Материалы диссертационной работы и результаты используются в учебном процессе Брянской Государственной Инженерно-Технологической Академии (БГИТА), работе аккредитованного испытательного Центра химизации и сельскохозяйственной радиологии «Брянский».

Публикации. Опубликовано девять научных статей и монография в двух частях.

Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на страницах машинописного текста, состоит из введения, четырех глав, выводов и приложений. Список литературы насчитывает 141 наименование, в том числе 10 на иностранных языках.

Работа содержит 22 таблицы, рисунков.

1. ВЛИЯНИЕ АВТОТРАИСПОРТА И А ЗАГРЯЗНЕНИЕ

СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ УГОДИЙ И

НЕОБХОДИМОСТЬ КОНТРОЛЯ ЭТОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ

1.1 Загрязнение сельскохозяйственных угоднй отработавшими газами, выделяемыми автотранспортом Земельные ресурсы выступают в качестве сложного экологического критерия, позволяющего оценить отрицательное воздействие отработавших газов автомобильных двигателей внутреннего сгорания на природный сельскохозяйственный комплекс. Такая оценка особенно важна для сохранения плодородия сельскохозяйственных земель и при проектировании сети автодорог. Автомобильный транспорт находит все более широкое применение в аграрных районах. Он используется практически во всех сферах аграрного производства, осуш;ествляя основную часть грузовой и пассажирской работы, обеспечивая внутрихозяйственные аграрнопромышленные связи. Транспорт загрязняет сельскохозяйственные почвы через выхлопные газы в атмосфере. Загрязнение почв идет через атмосферу путем осаждения на поверхности паров, аэрозолей, пыли, сажи или растворенных вместе с дождями, снегом, сухими выделениями. Одним из главных источников химического загрязнения почв являются выбросы двигателей внутреннего сгорания (Szabolcs I.). /115/ Негативное влияние двигателей внутреннего сгорания ускоряет биохимических обменов между отдельными составляюш;ими природной среды. Увеличение мирового парка автомобилей до 500-600 млн. и более перекрываюш,их его запасы в отдельных регионах земного шара (Луканин В.Н., Трофименко Ю.В.) / 68/. Содержание кислорода и пополнение его в атмосферный приземистый слой зависит от регенерации возможностей биомассы, функционирующей на суше и в море (Иванов В.Н., Сторчевус В.К.) / 42 /. Объем биомассы на суше зависит от площади плодородной почвы. Исюгючение плодородного слоя земли из сельскохозяйственного автомобильных держав, может привести к общему снижению темпов получения естественных продуктов питания.

Исследованиями Е.М. Никифоровой и Р.С. Смирновой (МГУ)/ 42/придорожных полос Валдайской возвышенности, расположенной вблизи автомагистралей, обнаружена четкая корреляция между наличием полициклических ароматических углеводородов и удаленностью участков от магистралей. Исследования показали, что среднее содержание бензапирена в почве может составлять 50 мг/кг. Установлено, что содержание бензапирена в профиле почв различно по глубине, при этом глубина пораженных участков достигает 1.5-2 метра. Автомагистрали являются причиной увеличения концентрации бензапирена в почве в сравнении с фоновыми значениями до 1 км в обе стороны от дорожного полотна. На удаленности 100 метров концентрация бензапирена может превысить фоновое значение в 3-4 раза. Также происходит загрязнение почв, прилегающих к магистралям, металлами, содержащимися в выбросах автотранспорта.

Выбросы автотранспорта загрязняют почву: оксидами и диоксидами углерода, оксидами азота, углеводородами, альдегидами, сажей, бензапиреном, тяжелыми металлами через атмосферу непосредственно вдоль дорог, на стоянках и автопредприятиях (Ковда В.А., Начепский Я.А.) / 53, 54, 55, 56/. На поверхности земли около дорог с высокой интенсивностью движения концентрации металлов могут составлять в среднем (части на миллион частей): кадмия -1.67; меди - 64; марганца - 330; цинка - 164; железа - 10664. (Александров В.Ю., Кузубова Е.П., Яблокова Е.П.) / 4 /. Один из неблагоприятное воздействие на растительность. Значительна роль дегумификации почв и минерализации почвенного гумуса в повышении концентрации СОг в атмосфере, что совместно с сжигаемым нефтяным тонливом усиливает «парниковый эффект» (Richards J.F., Olson J.S., Kotty R,M.)/107/.

преобразуется в тепловую, а затем в механическую работу. Процесс освобождения химической энергии реализуется посредством горения, при котором реагенты энергоносителя соединяются с кислородом, В продуктах окислительных реакций содержатся токсичные компоненты промежуточные соединения сложных цепных реакций: окись углерода, несгоревшие углеводороды, в том числе и кислородсодержащие (альдегиды), сажа (твердый фильтрат, преимущественно состоящий из твердого углерода), вырабатываемые двигателями в составе отработавших газов. Отработавшие газы разбавляются также побочными продуктами горения, хотя и присутствуюшими в небольших количествах, но в силу своей активности представляющими серьезную опасность для живых организмов. К ним относятся окислы азота, соединения кислорода и водорода с серой, всегда содержащиеся в топливах нефтяного происхождения, с некоторыми химическими элементами, входящими в состав присадок к энергоносителям и маслам: свинцом, барием и др.. Поэтому осуществить процесс горения до конца, до конечных продуктов (при использовании углеводородных топлив до СОг и НгО) не представляется возможным. В поршневых двигателях внутреннего сгорания часть газов через неплотности поршневых колец проникает из цилиндров в картер. Смешиваясь в нем с парами смазочного масла, они образуют картерные газы - второй источник выбросов токсичных веществ автомобилями. Третий источник загрязнений — топливные испарения, поступающие в воздушную среду из топливных баков, карбюраторов, систем питания двигателей. Они состоят из углеводородов топлива различного состава.

отработавшие газы. / 38, 40, 58, 65, 89, 92, 131/ Вредные и токсичные вещества, содержащиеся в отработавших газах автомобильных двигателей, в зависимости от механизма их образования можно разделить на группы:

— углеродосодержащие вещества - продукты полного и неполного сгорания топлива (СОг, СО, углеводороды, сажа);

— вещества, механизм образования которых непосредственно не связан с процессами сгорания топлива (оксиды азота - по термическому механизму);

— вещества, выброс которых связан с примесями, содержащимися в топливе (соединения серы, свинца, других тяжелых металлов).

Окись углерода. Поступая в атмосферу, СО сохраняется в ней около месяцев. / 29/ Над океанами и морями ее концентрация составляет всего 0.01-0.1 ррт, в сельских районах — 0.1 ррт, а в населенных пунктах обычно увеличивается более чем в 10 раз. При нормальных для атмосферного воздуха концентрациях окись углерода для растительности практически неблагоприятное воздействие на сельскохозяйственные культуры. У человека она вызывает отравление. Выбросы распространяются на 250-300 метров от полосы отвода. Оказывает неблагоприятное воздействие на растительность, приводит ее к раннему старению, угнетению роста.

Окислы азота. Азот, соединяясь с кислородом воздуха, образует пять кислородных соединений: N0, NO2, N2O3, N2O5. Окружающий нас воздух в основном содержит окись NO и двуокись NO2. Токсичное воздействие окислов азота при его выбросах проявляется в двух слоях атмосферы:

стратосфере и тропосфере. В стратосфере оно связано с существованием защитного (озонного) слоя земли, расположенного на высоте от 10 до 50 км и недопустимое возрастание биологически активной радиации и ставит под угрозу существование биосферы. Доля автотранспорта в общем балансе поступления окислов азота в стратосферу в настоящее время значительно не велика, однако окислы азота сохраняются в окружающей их атмосфере в течение трех-четырех дней.

Углеводороды.

выбросах автомобилей, поступает в окружающую среду в различном состоянии, начиная от простейших молекул до сложных многоядерных соединений полициклического строения. В настоящее время различают более воздействия на организм человека различают две принципиально различные группы углеводородов: раздражающую и канцерогенную. Соединения первой группы оказывают наркотическое воздействие на центральную нервную систему и раздражают слизистые оболочки. Соединения второй группы стимулируют образование злокачественных опухолей.

Распространение углеводородов достигает 1 км по обе стороны полотна автомобильной дороги.

Сернистый газ (SO2). Распределение сернистого газа в воздушной среде отличается большой неравномерностью. Концентрации SO2 над водными акваториями составляют 10"^—10"'* ррш, увеличиваясь на порядок в сельских районах, еще на один-два порядка в промышленных областях, достигая здесь 10 ррт При среднесуточной концентрации в воздушной среде более 0,05 мг/м^ SO2 оказывает токсичное воздействие на флору, фауну и человека. Меньшие концентрации SO2 в результате соприкосновения с серной кислотой способствуют закислению воды и почвы и могут быть обнаружены по запаху на расстоянии сотен и даже тысяч километров от источников токсичных выбросов SO2. Сернистый газ обнаруживается по запаху на расстоянии до ста километров от места выброса. В почвах участков, максимально приближенных к источникам выбросов - к автодорогам, количество водорастворимых сульфатов увеличивается.

Влияние соединений серы на растительность проявляется через изменение физико-химических и биологических свойств почвы. В почвах повышенное содержание сернистых соединений вызывает подкисление верхних горизонтов почвы, ускорение вымывания питательных веществ, замещение кальция, магния и калия в поглощающем комплексе на ионы алюминия и водорода, увеличение подвижности железа и марганца и высвобождение из глинистых минералов ионов алюминия, оказывающих токсическое действие на растения.

Аэрозоли. За счет антропогенных источников к ним добавляется млн, т в год продуктов сжигания топлива, образовавшихся в результате промышленных процессов, работы автотранспорта, строительных и сельскохозяйственных работ, а также нитриды, аммонийные соли, сульфаты, гидрокарбонаты. Из общего количества перечисленных токсичных веществ 6% приходится на долю автотранспорта. Особую опасность для организма человека представляют частицы токсичных выбросов аэрозолей с радиусом менее 20 мкм, задерживающиеся в атмосфере на длительный срок и попадающие вместе с воздухом в дыхательные пути.

свинца. При горении топлива содержащийся в этиСоединения лированном бензине тетраэтилсвинец (ТЭС) с выходом из реакции разрушается, образуя токсичные свинцовые соединения — бромистый свинец, окись свинца, хлористый свинец, фосфат свинца, сульфат свинца.

Эти соединения способны аккумулироваться организмом. Попадая в него не только через дыхательные пути, но даже через кожу, поражают прежде всего центральную нервную систему и кроветворные органы. При сгорании этилированного бензина образуются токсичные соединения свинца.

Использование высокооктановых бензинов, содержащих свинцовые присадки, повышает содержание токсических соединений в атмосфере воздуха, грузоподъемности выделяет в среднем около 2,5—^3 кг свинца в год.

При сгорании этилированных бензинов 50—75% соединений свинца, находящегося в топливе, выделяется вместе с отработавшими газами в виде свинцовых солей. Размер частиц свинца составляет ничтожно малые величины (1 мк и менее), вследствие чего они находятся в атмосфере воздуха во взвешенном состоянии и могут свободно проникать в организм человека, оседать на почве и растительности. Около 50% соединений свинца концентрируется вблизи транспортных магистралей и дорог. Применение в качестве топлива этилированного бензина через 25—30 тыс. км сопровождается отложениями нагара в камере сгорания, приводящими к увеличению токсичных выбросов СН до 12—16%. Содержание свинцовых соединений ограничивают в современных бензинах в связи с тем, что нейтрализаторы ОГ при работе на этилированных бензинах выходят из строя через 2—3 тыс. км.

При увеличении ароматических СП в неэтилированных бензинах до 40% увеличивается содержание токсичных выбросов ОГ с 250 до 780 ррт.

Процентное содержание токсичных выбросов СО в ОГ в этом сл5^ае возрастает на 20%. Ведутся работы, связанные с созданием антидетонатора на основе соединений марганца-циклопентадиенилтрикарбонилмарганца (ЦТМ).

Особое внимание, уделяемое при защите окружающей среды борьбе с токсичными выбросами отработавших газов автомобильных двигателей, объясняется тем, что в настоящее время загрязнение воздуха токсичными выбросами на магистралях с интенсивным движением автотранспорта не удовлетворяет требованиям, предъявляемым к чистоте атмосферного воздуха городов и населенных пунктов. Проведенные оценки показывают, что если не будут приняты своевременные предупредительные меры, то на наиболее загруженных транспортных магистралях превышение предельно допустимых концентраций (ПДК) токсичных веществ к 2010 году будет 30-кратным.

С отработавшими газами в воздушную среду поступает от 37 до 85% соединений свинца, содержащихся в этилированном бензине. Оставшаяся часть свинца осаждается на стенках цилиндров двигателя и в выпускном тракте.

Свинец обнаруживается в смывах рук регулировщиков уличного движения, на стеклах окон жилых зданий, на листьях растений и даже в молоке коров, пасущихся вдоль автомагистралей.

нормировано. При больших концентрациях он оказывает наркотическое действие, но образование таких зон в атмосфере маловероятно. Возрастание длинноволнового теплового излучения создается так называемый «парниковый эффект», обусловливающий перегрев поверхности земли. Если не ограничить темп увеличения роста поступлений в атмосферу углекислого газа, уже в ближайшее десятилетие можно ожидать ухудшения климата.

Содержание в воздухе углекислого газа снижает содержание в нем кислорода и тем самым уменьшает значения пороговых, опасных для человека концентраций токсичных веществ.

(ядовитого тумана) может быть загрязнение воздуха токсичными веществами автомобильных двигателей, которые при воздействии ультрафиолетовых лучей солнца вызывают сложные фотохимические реакции исходных компонентов с выбросом из них новых продуктов, так называемых органические перекиси, окислы азота, пероксиацилнитраты, свободные радикалы промежуточных реакций и др. В городах РФ фотохимические осуществляются с применением значительного количества дизельных автомобилей. Данные натурных наблюдений и исследования с моделированием фотохимических процессов позволяют утверждать, что наиболее рациональными мероприятиями против смогов является ограничение поступления в атмосферу СН, выбрасываемых автомобилями, работающими в карьерах, несмотря на то, что доля углеводородов в общей токсичности отработавших газов незначительна и, как правило, не превышает десятых долей процентов.

в процессе функционирования автомобильный транспорт выделяет с отработавшими газами токсичные вещества, создает высокие уровни шума, загрязняет почвы и водоемы в результате смыва и проливов горючесмазочных материалов, способствует образованию пыли и других вредных веществ, оказывающих неблагоприятное воздействие на природную среду и непосредственно на человека.

автомобиля, приходится на долю отработавших газов, в составе которых входит более 200 различных химических соединений. Количество выделяемых в окружающую среду вредных веществ зависит от численности и структуры автомобильного парка, а также от технического состояния автомобильных двигателей внутреннего сгорания. Вредные последствия для сельскохозяйственных земель связаны с загрязнениями их токсичными веществами: газами, аэрозолями, соединениями тяжелых металлов, неорганическими солями, нефтепродуктами, проявляющимися при работе двигателей внутреннего сгорания. Наиболее токсичны из химических веществ ртуть, мышьяк, свинец, цинк, кадмий, соединения серы, ПАУ.

Загрязняя воздух и сельскохозяйственные земли, они воздействуют на человека через продукты питания.

Факел выброса от одного легкового автомобиля распространяется на подветренной территории в радиусе 150-200 метров, а на расстоянии метров наблюдается значительное превышение предельно-допустимых территориальное распространение загрязнений от одного автомобиля составляет 20000 м^, увеличение количества автомобилей до 100 единиц ведет к загрязнению территорий площадью 350000 м^. / 42 / На скорость загрязнения и концентрацию его в отдельных зонах влияют температурные инверсии, возникающие при штилевой погоде или слабых ветрах (1—4 м/с). Мощность инверсионного слоя может достигать от 300 до 500 метров. Его нижняя поверхность выполняет роль экрана, от которого на землю отражается факел вредных веществ, в результате чего их приземистые концентрации возрастают в несколько раз. Поступая в почву, техногенные вещества образуют многочисленные связи различной прочности с почвенными компонентами. При этом они вступают в физико-химическое взаимодействие с почвенным поглощающем комплексом, потребляющим почвенные организмы, что сопровождается трансформацией химических форм и соединений, изменением во времени миграционной подвижности и доступности для корневых систем растений и населяющих почву организмов, изменение содержания питательных элементов в почве, а также поглощение растениями фитотоксичных газов из атмосферы изменяет течение физиологических процессов, что сказывается в итоге на урожае. Посредством выхлопов отработавших газов автотранспорта через атмосферу, непосредственно вдоль дорог почвы загрязняются оксидами и диоксидами углерода, оксидами азота, углеводородами, альдегидами, сажей, бензапиреном, тяжелыми металлами.

На поверхность почвы тяжелые металлы поступают в различных формах. Это оксиды и различные соли металлов, как растворимые, так и практически нерастворимые в воде (сульфиды, сульфаты, арсениты и др.).

Попадая на поверхность почв, тяжелые металлы могут либо накапливаться, либо рассеиваться в зависимости от характера геохимических барьеров, свойственных данной территории. Большая часть тяжелых металлов, поступивших на поверхность почвы, закрепляется в верхних гумусовых горизонтах. Тяжелые металлы сорбируются на поверхности почвенных частиц, связываются с органическими веществами почвы, в частности в виде элементарно-органических соединений, аккумулируются в гидроксидах железа, входят в состав кристаллических решеток глиняных минералов, дают собственные минералы в результате изоморфного замещения, находятся в растворимом состоянии в виде почвенной влаги и газообразном состоянии в почвенном воздухе, являясь составной частью почвенной биоты. Почва, в отличие от других компонентов природной среды, не только геохимически аккумулирует компоненты загрязнений, но и выстунает как природный буфер, контролирующий перенос химических элементов и соединений в сельскохозяйственных ночв тяжелыми металлами имею отрицательные последствия. Во-первых, поступая по пищевым цепям из почвы в растения, а оттуда и в организм животных и человека, тяжелые металлы вызывают снижение количества и качества урожая сельскохозяйственных растений и животноводческой продукции, как следствие, рост заболеваемости населения и сокращение продолжительности жизни. Во-вторых, накапливаясь в почве в больших количествах, тяжелые металлы способны изменять ее многие свойства. Изменения затрагивают биологические свойства почвы: снижается общая численность микроорганизмов, сужается их видовой состав и разнообразие, изменяется структура микробиоценозов, падает интенсивность ферментов. Сильное загрязнение почв тяжелыми металлами, особенно вдоль плодородия, что является катастрофой для земель сельскохозяйственного назначения. В зависимости от геохимических условий производства пища человека как растительного, так и животного происхождения, может удовлетворять потребность человека в минеральных элементах, быть дефицитной или содержать превышающее их количество, становясь более токсичной в результате воздействия автомобильных двигателей внутреннего сгорания.

концентрации оксидов азота, углерода и других вредных веществ на улицах концентрации. При сжигании 1 литра бензина в воздух выбрасывается до 140 граммов углекислого газа, до 60 граммов углеводородов (СхНу) и до граммов окислов азота (NOx). Учитывая, что суммарная мощность двигателей транспортных средств (700 млн. автомобилей) в целом превосходит суммарную мощность электростанций, применение традиционного нефтяного моторного комплекса на транспорте вступает в жестокое противоречие с решениями, принятого странами-участниками Киотского протокола (1997 год) и климатической конвекции (Рио-деЖанейро, 1992 год), определяющих значительное сокращение выбросов СОг и других парниковых газов в 21 веке. Значительные размеры выбросов токсичных веществ автомобилями наносят огромный ущерб здоровью людей, особенно в крупных городах. За рубежом этой проблемой занялись всерьез — сейчас экологичность транспорта на стадии его проектирования стоит в одном ряду с его потребительскими качествами и безопасностью.

В России в настоящее время на долю автотранспорта приходится более критическое положение сложилось в мегаполисах, где эта величина превышает 70%, например, в Санкт-Петербурге -77%, в Москве 88%. Для Брянской области этот показатель составляет 60%. / 93, 96/ На примере города Брянска и Брянской области представляется возможным оценить экологическую опасность работы автомобильных двигателей. По данным Главного управления природных ресурсов в выброшено в атмосферный воздух 230,68 тыс. т различных загрязняющих веществ, что на 32,58 тыс. т больше по сравнению с 2003 годом и на 24, тыс. т больше по сравнению с 1995 годом.

Из них на передвижные источники загрязнения атмосферного воздуха приходится 176,88 тыс. тонн - 76,68%, объем выбросов от промышленных предприятий составляет - 53,8 тыс. тонн - 23,32%. / 93 / Объем выбросов загрязняющих веществ от автотранспорта в 2004 году увеличился на 20,08 тыс. тонн по сравнению 2003 годом (таблица 1, рис. 1).

Динамика и структура выбросов вредных веществ по Брянской области, от стационарных источников и автотранспорта за 1995-2004 годы (тыс. т/год) Выброс вредных атмосферу Всего, в промышленость автотранспорт Рис. 1. Тенденции изменения выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух промышленностью и автотранспортом области Наблюдения за состоянием загрязнения атмосферы г. Брянска осуществляется на четырех стационарных постах силами Брянского центра но гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды. Наибольший вклад в загрязнение атмосферы города вносят предприятия машиностроения и особенно автомобильный транспорт. Но данным таблицы 1 и рис. прослеживается динамика роста (за 10 лет) загрязнения автотранспортными источниками в связи с увеличением транспортного потока в Брянской области.

Автотранспорт является одним из основных источников загрязнения атмосферного воздуха. Отработавшие газы автомобилей содержат около вредных веществ, большинство из которых токсичны. В выбросах карбюраторных двигателей основная доля вредных продуктов приходится на оксид углерода, углеводороды и оксиды азота, а в дизельных - на оксиды азота и сажу.

Но состоянию на 01.01.2005г. на территории области зарегистрировано 248 992 единицы транспортных средств (по данным главного управления природных ресурсов и охраны окружающей среды по Брянской области).

Выбросы загрязняющих веществ в атмосферу от автотранспорта в 2004 году составили 176,88 тыс. тонн, в том числе оксида углерода 132, тыс. тонн, оксида азота 20,26 тыс. тонн, углеводородов 22,97 тыс. тонн, сажи 0,23 тыс. тонн, диоксида серы 1,04 тыс. тонн.

В целом по области содержание тяжелых металлов значительно меньше НДК - свинца, кадмия, никеля и меди в 8-12 раз, а цинка и ртути в 28-50 раз. Средневзвешенное содержание по всей группе исследуемых тяжелых металлов составило кадмия- 0,06; свинца - 0,74; меди-0,24; никеляцинка-0,81 и ртути-0,02 мг/кг почвы. Ночвы с повышенным содержанием кадмия составляют 11,5 % от общей обследованной площади, свинца - 7,9 %, по остальным элементам - загрязнителям эти площади весьма незначительны.

Седиментация атмосферных транснортных аэрозолей, в частности тяжелых металлов, нриводит к загрязнению растительности. Наземные части растений ак1сумулируют атмосферные загрязнения, и их химический состав может быть индикатором для выделения территорий с высоким уровнем воздействия транспортных средств /36, 121/, Поступающие в атмосферу оксиды азота сохраняются в ней в течение 3-4 дней, В результате фотохимических реакций на солнечном свету оксида азота образуется диоксид азота, который вместе с углеводородами является причиной образования токсических туманов. Продолжительность существования сернистого газа в атмосфере — в пределах 10 часов. Эти способствующих закислению почвы, воды и разрушению облицовки зданий, Закисление почвы - это изменение кислотно-основных свойств почвы в результате поступления загрязняющих веществ в результате антропогенного воздействия. Продолжительность существования углекислого газ в атмосфере 4 года. Возрастание концентрации оксида углерода опасно возникновением «парникового эффекта», который приводит к возрастанию температуры воздуха у поверхности земли. Высокое содержание свинца в организме человека приводит к хроническому отравлению свинцом.

Свинец попадает в организм человека и с сельскохозяйственной продукцией. Вследствие содержания свинца в выбросах автомобильных двигателей, сельскохозяйственные почвы содержат повышенное содержание свинца.

сохраняется устойчивая тенденция к сокращению площади пашни и росту за счет этого площади залежных земель - это пашня, которая более одного года не используется для посева сельскохозяйственных культур и не подготовлена под пар. В 2000 году площадь залежи составила 2 млн. га, в то время как в 1990 году этот показатель равнялся 0,34 млн. га / 88 /. В то время как по данным государственного учета за 2000 год общий земельный фонд РФ составил 1709,8 млрд. га, а земли сельскохозяйственного назначения составили 38,2 млн. га. Утрата значительных площадей продуктивных сельскохозяйственных угодий обусловлена недостатками их хозяйственного использования, сложной экономической ситуацией, не позволяющей в полной мере осуществить комплекс работ по сохранению и повышению плодородия почв и улучшению культуры и технического состояния земель, а также продолжающимся их изъятием для несельскохозяйственных нужд.

Продолжается рост площади земель, подверженных влиянию загрязнения сельскохозяйственных земель, нарушению структуры и недостаточному объему их рекультивации. Государственный учет показателей плодородия земель сельскохозяйственного назначения включает в себя сбор и обобщение результатов почвенного, агрохимического, фитосанитарного и эколого токсикологического обследования земель сельскохозяйственного назначения.

Обеспечение плодородия земель сельскохозяйственного назначения должно осуществляться при условии соблюдения экологических требований, установленных законодательством РФ. Для воспроизводства плодородия земель сельскохозяйственного назначения (сохранения и повышения плодородия) применяются различные методы: агротехнические, агрохимические, мелиоративные, фитосанитарные, противоэрозионные.

Характер землепользования в результате функционирования автотранспорта существенно изменяется и влечет за собой изменение окружающей среды, ее экологической продуктивности. Изменение структуры землепользования происходит в пределах и на основе имеющейся структуры почв. Физические и химические характеристики почв являются основными определяющими факторами роста дикорастущих и возделывающих растений. Эти характеристики все больше кладутся в основу методик оценки степени воздействия транспорта на окружающую среду. Для оценки экологических последствий влияния автомобильных двигателей на сельскохозяйственные угодья используется классификация почв, базирующихся на сочетании большого количества характеристик.

производства представляют особый интерес. Фактическое использование земель для сельскохозяйственных целей зависит от различных факторов.

Один из важнейших - естественное плодородие почвы, предопределяющее поиски путей для минимизации воздействия двигателей внутреннего сгорания, особенно автомобильного, на качество природной среды. При этом продуктивностью, если экономически целесообразно их обогащение путем орошения, внесения удобрений. Исследование проблем экологических факторов при использовании или изъятии земель показывает, что при создании методик по учету ставится цель материально оценить потери от загрязнения земель.

В результате работы двигателей внутреннего сгорания можно выделить следующие нарушения почв: минерализация, разрушение почвенной структуры, избыточное переувлажнение, засоление, нарушения в приповерхностном слое земель, эрозия, заболачивание. Эрозия почвы представляет собой разрушение и снос верхних наиболее плодородных горизонтов почвы. Эрозия, возникающая в результате воздействия выбросов двигателей внутреннего сгорания, влечет за собой негативные экологоэкономические последствия, что в конечном итоге может привести к экологической катастрофе разрушения почвенного покрова, а вместе с ним и всей атмосферной системы планеты (Л. Браун). По оценкам ученых, почвы сельскохозяйственных угодий России ежегодно теряют около 1,5 млрд. тонн плодородного слоя вследствие появления эрозии.

классифицировать экологический ущерб в зависимости от вида воздействия автомобильных двигателей внутреннего сгорания на земли. Среди других составляющих классификации выделяются следующие факторы:

— формы нарушений, проявляющиеся в образовании большого количества грунтовых дорог; загрязнении всех видов; ухудшение состояния растительности;

—^комплекс организационно-технических мероприятий по восстановлению (рекультивации нарушенных земель);

—характеристику поверхности и растительного покрова.

Классификация К. Уоллворна содержит еще один уровень информации, учитывающий объективные методы визуальной оценки неблагоприятных свойств загрязненных территорий, подлежащих новому освоению.

Неконтролируемый дорожный проезд автотранспорта способствует развитию деградации пастбищных земель вследствие изменения почв и нарушения растительного покрова. Большое внимание в литературе уделяется загрязнению почв тяжелыми металлами. Подчеркивается, что автотранспорт - основной источник загрязнения сельскохозяйственных почв цинком, кадмием и свинцом (Мотузова Г.В.) / 86 /. Металлы - токсиканты, адсорбируются органическим веществом, глинистыми минералами, оксидами, причем в разных почвах соотношение этих форм и поведение тяжелых металлов различны (Зырин Н.Г., Садовникова Л.К.) / 41/. Однако главное - их накопление в корнеобитаемом гумусовом поверхностном горизонте почв, часть элементов - загрязнителей в элювиально иллювиально дифференцированных почвах может вноситься в нижние горизонты, аккумулируясь в иллювиальном горизонте, а в элювиальных почвах может выноситься и за пределы почвенного профиля в грунтовые воды. (Амосова Я.М., Орлов Д.С., Садовникова Л.К.) / 9/.

Автомобильные дороги, расположенные вблизи сельскохозяйственных земель, способствуют увеличению в них концентрации свинца, цинка, кадмия. В результате происходит изменение в экосистеме, нарушается ее устойчивость. В результате сжигания топлива растет концентрация свинца в почве и воздухе, истирание протектора шин и тормозных колодок приводит к зафязнению почвы кадмием, асбестом, оксиды серы и азота поступают в атмосферу, образуя кислые дожди, подкисляюш,ие почву и растворяюидие восковый заш;итный слой хвои и листвы. Пылевые загрязнения снегового загрязнении воздуха, растительности, а после таяния снега сельскохозяйственных почв и растительных вод, формирующих условия произрастания растений и сельскохозяйственных культур. На придорожной территории формируются особые зоны, вплотную примыкающие к бровке земляного полотна и имеющие ширину до 10 метров. В этих зонах растительного покрова в результате сильного техногенного давления.

Ширина зоны краевого эффекта увеличивается по мере удлинения срока эксплуатации автомобильной дороги и состояния автомобильных двигателей внутреннего сгорания. Аккумуляция по обочине дорог солей тяжелых металлов также создает краевой эффект на ширине 1-3 м. Изменение состава почв происходит в результате распространения вредных выбросов в зоны Повышенное содержание солей не оказывает слишком вредного влияния на растительность, достаточно удаленную от проезжей части (не ближе 3- метров), хотя она становится менее пышной. Вероятность гибели деревьев тоже существенно снижается, если они носажены не ближе 9 метров от кромки проезжей части. Повреждение растительности солями снижается на плодородных почвах, особенно богатых фосфатами. Менее угнетающее действие хлориды оказывают на растения, высаженные на легких песчаных и супесчаных почвах. Этому способствуют особенности физико-химических свойств легких грунтов: большая пористость, хорошая водопроницаемость и воздухообеспеченность.

Отмечается, что унифицированные уровни загрязняющих веществ в почвах не могут быть установлены /55, 58/. Они неизбежно должны сильно варьироваться в зависимости от конкретной экологической ситуации, в том числе и от свойств почвы, климатических условий, вида растительности, на пахотные сельскохозяйственные земли - от вида и сорта культур.

Обоснованную тревогу исследователей вызывает растущее загрязнение сельскохозяйственных почв тяжелыми металлами, особенно свинцом и цинком, от выбросов автомобильных двигателей внутреннего сгорания вдоль больших магистралей (Фортескью Дж.) /128/.

Автомобильный транспорт является основной причиной загрязнения почв свинцом, при этом в верхней плодородной части профиля почв содержание свинца особенно велико. Максимальные концентрации свинца (200 мкг/км) были отмечены в пределах 50 м от дорожного полотна (В.Н.

Иванов, В.К. Сторчевус) / 42/. Загрязнение почв свинцом служит причиной образования техногенных аномалий свинца, простирающихся на расстояние до 1000 м от дороги. Нейтрализация свинца в почвах не наблюдается ввиду слабой способности его миграции по профилю почв. Установлено, что растения могут содержать повышенные концентрации свинца в 5-8 раз превышающие допустимые показатели, картофель — до 26 раз превышающий допустимые величины. Морковь концентрирует свинец в количествах, превышающих фоновые в 4-7 раз (Воронцов А.И., Щетинский Е.А., Никодимов И.Д.) / 26 /.

По данным, представленным в таблице 2 можно проследить за тенденцией накопления свинца в почвах вблизи автодороги (Фортескью травяной автотранспорта существенно изменяется и влечет за собой изменение структуры землепользования происходит в пределах и на основе имеющейся структуры почв. Физические и химические характеристики почв являются возделывающих растений. Эти характеристики все больше кладутся в основу оценки степени воздействия транспорта на окружаюшую среду. Для оценки базирующихся на сочетании большого количества характеристик.

производства представляют особый интерес. Фактическое использование земель для сельскохозяйственных целей зависит от различных факторов.

Один из важнейших - естественное плодородие почвы, предопределяющее автомобильного, на качество природной среды. При этом учитываются и почвы с более низкой сельскохозяйственной продуктивностью, если экономически целесообразно их обогащение путем орошения, внесения удобрений.

Можно выделить следующие нарушения почв в результате воздействия на нее автомобильных двигателей внутреннего сгорания / 42, 135, 136/:

1) эрозия - результат недостаточной инженерной подготовки территории и нерационального размещения автотрасс;

2) уплотнение почв - результат механического воздействия на почвы при работе неисправных транспортных средств;

3) минерализация - результат смыва с территорий несельскохозяйственных землепользователей элементов, усиливающих присутствие в окружающих почвах необычных минералов и придающей ей в связи с этим специфические свойства;

4) разрушение почвенной структуры - результат нерационального применения мощных машин и механизмов без учета типа почвы;

5) избыточное переувлажнение - появление избыточной влаги в почве;

6) заболачивание - процесс, связанный с изменением водного режима земель из-за застаивания почвенных или поднятия грунтовых вод;

7) засоление - процесс накопления в почвах избыточного количества легкорастворимых солей;

8) иссушение - процесс потери влаги почвой в связи с понижением уровня искусственного рельефа;

9) оползни - результат отрыва земляных масс с их перемещением;

10) нарушение в приповерхностном слое земель - результат инженерностроительной и автомобильной деятельности, сопровождающихся вибрацией, увеличением нагрузок на поверхность земель.

сельскохозяйственные земли приводит к возникновению вторичной кислотности почв. То есть кислотность почв ниже оптимальной реакции почв, которая для многих сельскохозяйственных растений находится в интервале рН 5,5 - 8. Химический состав ночв оказывает чрезвычайно большое влияние на их плодородие, как непосредственно, так и определяя те или иные свойства почв, имеющие решающее значение в жизни растений. С одной стороны, это может быть дефицит тех или иных элементов питания растений, например фосфора, азота, железа, некоторых микроэлементов; с другой стороны — токсичный для растений избыток, как в случае засоления почв.

В процессе почвообразования происходят весьма существенные преобразования химического состава исходных почвообразующих пород, связанных с рядом почвенных процессов и антропогенным воздействием отработавших газов автомобильных двигателей внутреннего сгорания / 94/:

1) переход химических элементов из одних соединений в другие в связи с трансформацией первичных минералов во вторичные;

2) вынос химических элементов с почвенными растворами за пределы профиля почв и коры выветривания при постоянном промывании почвы атмосферными осадками, содержащими вредные примеси выбросов автотранспорта;

3) перераспределение химических элементов между генетическими горизонтами в процессах элювиально-иллювиальной дифференциации почвенного профиля;

4) накопление химических элементов — токсикантов за счет притока их с грунтовыми водами при образовании засоленных почв;

5) антропогенное загрязнение почв при поступлении элементов из атмосферы с осадками.

Воздушная фаза — важная и наиболее мобильная составляющая часть почв, изменчивость которой отражает биологические и биохимические ритмы почвенных процессов. Количество и состав почвенного воздуха оказывает существенное влияние на развитие и функционирование растений и микроорганизмов, на растворимость и миграцию химических соединений в почвенном профиле, на интенсивность и направленность почвенных процессов. Почва является поглотителем, сорбирующем токсичные выбросы газов и очищающим атмосферу от техногенного загрязнения. Углекислый газ, выделяемый при работе двигателей внутреннего сгорания, присутствует в высоких концентрациях в почвах и является быстродействующим ядом, что недопустимо для сельскохозяйственных земель. При почвенных исследованиях разрезы должны быть хорошо проветриваемые, так как СОг, выделяемый автомобильными двигателями внутреннего сгорания и являясь тяжелым газом воздуха, склонен к накоплению и понижению концентрации.

При повышенных концентрациях СОг в почвенном воздухе и почвенном растворе приводит к декарбонизации. / 32/ Одной из экосистемной функцией почв является ее целостная биогеоценотическая функция, проявляющаяся в аккумуляции и трансформации веществ и энергии, находящихся в биогеоценозе или поступающих в него. Выполнение почвой данной функции зависит от всех ее свойств. На примере данной функции наиболее отчетливо прослеживаются обратные связи между влиянием антропогенного фактора (отработавших газов автомобильных двигателей внутреннего сгорания) и способностью почвы выполнять свои экологические функции. С одной стороны, именно указанные функции призваны предотвратить негативные последствия загрязнения почв выбросами автотранспорта, с другой стороны, когда свойства почв, определяющие эти функции, не выдерживают антропогенного процесса и происходит срыв в их работе, тогда и возникают нарушения в функционировании почвы и всей экосистемы. Р1менно под устойчивостью данной функции должна приниматься устойчивость почвы к деградационным процессам.

Ухудшение целостных функций почвы, как правило, происходит одновременно с ухудшением группы химических, физико-химических, биохимических функций почвы. Об антропогенном влиянии отработавших газов автомобильных двигателей внутреннего сгорания на группу целостных биогеоценотических свойств почвы можно судить по показателям фитотоксичности почв, урожайности и качеству урожая. Деградирующим почвам свойственно усиление фитотоксических свойств, снижение урожайности и качества сельскохозяйственной продукции.

Из объектов природной среды в наибольшей мере почва подвержена внешнему воздействию различных загрязнителей в результате деятельности водоисточниками, пахотный слой в наибольшей мере принимает на себя негативное воздействие отработавших газов автомобильных двигателей.

Негативное влияние двигателей внутреннего сгорания ускоряет процесс исключения плодородного слоя земли из естественных биохимических обменов между отдельными составляюш;ими природной среды. Исключение плодородного слоя земли из сельскохозяйственного использования может привести к общему снижению темпов получения естественных продуктов питания. Среди загрязнителей окружающей среды тяжелые металлы имеют особое эколого-биологическое значение. Автомобильный транспорт является основной причиной загрязнения почв свинцом, при этом в верхней плодородной части профиля почв, содержание свинца особенно велико, что простирающихся на расстояние до 1000м и более от дороги. При работе автомобилей на линии могут иметь место загрязнение почвы горючесмазочными материалами и в результате их слива или утечки при полевом техническом обслуживании и в момент движения. Биологами установлено, что вылитое на землю отработанное машинное масло глубоко проникает в почву и загрязняет грунтовые воды. На месте масляного пятна трава не растет 20 лет.

загрязнителей, в роли которых выступают вредные выбросы автомобильных двигателей внутреннего сгорания, применяют системный (комплексный) подход, подразумевающий исследования почв в неразрывной взаимосвязи и взаимообусловленности с окружающими ее объектами и явлениями, т.е.

исследование почвы как составной части (подсистемы) большой системы (биогеоценоза, биосферы). / 21,23 / Профильно - генетический метод состоит в изучении почвы с поверхности на всю ее глубину последовательно по генетическим горизонтам с последующим сопоставлением их свойств и параметров.

Морфологический метод позволяет изучать почвы и различать их по внешним (морфологическим признакам): строению почвенного профиля, мощности почвы и ее отдельных горизонтов, окраске, гранулометрическому составу, структуре, сложению, новообразованиям, включениям. Различают три вида морфологического анализа: макроморфологический - изучение почвы невооруженным глазом, мезаморфологический - с помощью лупы и бинокуляра, микроморфологический - с использованием микроскопов.

Морфологический анализ почвы является обязательным начальным этапом всех почвенных исследований.

Сравнительно - географический метод основан на изучении связей между пространственным изменением свойств и состава почв с географией факторов почвообразования. Использование этого метода позволяет делать закономерностях их географии.

одновременное сопряженное изучение всех компонентов биогеоценоза:

почвы, растений, животных, микроорганизмов, атмосферы с учетом конкретных условий географической среды.

Метод моделирования заключается в исследовании сложных объектов, явлений и процессов путем их упрощенного имитирования (натурного, математического, логического). В почвоведении широко используется постановка модельных экспериментов в лабораторных условиях или создание математических моделей тех или иных почвенных процессов.

Физические, физико — химические, химические и биологические аналитические методы используются для изучения свойств и состава почв.

В зависимости от места проведения почвенные исследования бывают полевые и лабораторные. Полевые почвенные исследования включают экспедиционные и стационарные методы изучения почв.

Метод почвенных монолитов базируется на принципе физического моделирования почвенных процессов (передвижения влаги, солей) на почвенных колонках (монолитах) ненарушенного строения, взятых особым образом из почвенного разреза.

Метод вегетационных сосудов широко используется для исследования взаимосвязей в системе почва-растение.

Метод почвенных вытяжек основан на гипотезе о том, что каждый растворитель (вода, растворы разных кислот, ш,елочей или солей разной концентрации, органические растворители - спирт, ацетон, бензол) эстрагирует из почвы при контролируемых условиях взаимодействия какую то определенную группу соединений интересующего исследователя элемента.

миграции тех или иных элементов и их соединений в почвах и в экосистемах на основе меченых атомов (радиоактивных изотопов).

Для оценки опасности влияния отработавших газов автомобильных двигателей внутреннего сгорания, а также для оценки устойчивости экосистем на придорожных территориях используют биоиндикаторные методы. В качестве индикаторов используются различные растения.

Отрицательное воздействие выхлопных газов автомобилей проявляется на некоторых растениях настолько отчетливо, что их с успехом можно использовать для обнаружения опасной концентрации выбросов транспортных потоков. Чрезвычайно чувствительна к выхлопным газам традесканция. Окраска ее тычинок меняется из синей в розовую при увеличении содержания в воздухе некоторых газов, выбрасываемых автомобильными двигателями внутреннего сгорания. Помимо этого растения могут выступать в качестве индикаторов образования фотохимического смога. С помощью гамма облучения японские биологи вывели очень чувствительный к смогу сорт бегонии, которая при первых его признаках покрывается пятнами. В качестве биоиндикаторов загрязнения тяжелыми металлами могут выступать слива и фасоль обыкновенная, диоксидами серы - ель и люцерна, углеводородами - соя. Основной проблемой использования растений-биоиндикаторов для мониторинга автотранспортного загрязнения является оценка эффекта одновременного воздействия на растения нескольких видов веществ. Поэтому идеальное растение-индикатор должно обладать исключительной чувствительностью к действию одного загрязнителя.

Можно оценить и общее воздействие дороги на придорожную экосистему. Согласно исследованиям последних лет / 121/, выявлены различные зависимости «доза-эффект» для некоторых биологических видов с Неудовлетворительное состояние березы наблюдается при количестве обменного натрия 0,55%, суммарном показателе концентрации загрязнения почв тяжелыми металлами, равном 68, и интенсивности движения более авт./час. Удовлетворительное состояние березы наблюдалось при интенсивности движения 2500 авт./час. Аналогичные данные были найдены и для других деревьев: липы, березы, клена, тополя, вяза.

Повышенное содержание в почвах и почвенном воздухе редких металлов приводит к развитию дистального некроза у голосемянных растений, а у покрытых растений к межжилковому хлорозу, некрозу кончика и краев листьев. Повышенное содержание этилена приводит к хлорозу и некрозу. Повышенное содержание окислов азота ведет к образованию красно-коричневого дистального некроза веток деревьев. В результате воздействия выбросов автотранспорта происходит обеднение почвы питательными веществами и ее закислению.

Для экспресс-анализа свойств почвы используются специальные растения-индикаторы. Индикаторами песчаной почвы являются звездчатка (мокрица) и коровяк; глинистых и суглинистых - лютик ползучий, дымянка, одуванчик; на сухость почв указывает появление ромашки или полыни.

Индикаторами кислых почв являются торица полевая, пикульник, лютик ползучий, багульник, вереск, щавель обыкновенный.

Отдельные свойства почвы можно проверить экспресс-методами. Для этого берется комочек почвы. У глинистого песка комок не скатывается в шарик, супесь — скатывается в шарик, легкий суглинок - скатывается в шнур с толстым окончанием, легко ломается при изгибе, суглинок - скатывается в шнур с тонким острым окончанием, легко сбивается в подкову, глина - легко сбивается в кольцо.

С помощью биоиндикаторов возможно оценить элементарный состав почвы, влажность. Однако признаки избыточного содержания микроэлементов должны подтверждаться химико-аналитическим методом.

Для предотвращения негативного воздействия отработавших газов автомобильных двигателей на сельскохозяйственные земли должны применяться методы по уменьшению выбросов вредных компонентов двигателей внутреннего сгорания, заключающиеся в воздействии на двигатель и совершенствование его систем, а также применение методов очистки сельскохозяйственных почв.

К методы очистки почв можно отнести:

1. Биологические методы. Трансформация химических соединений в почвенной среде определяется комплексом физических, химических и биологических факторов. Достаточно эффективны биологические методы очистки почв, заключающиеся в удалении загрязняющих веществ посредством стимуляции деятельности биоты в почвах путем внесения в сельскохозяйственных почвах, отрицательно влияют на все живое.

Биологическая трансформация соединений, попавших в почвы, может сообществ в отношении деградации многих токсичных соединений значительны. При повторном попадании в среду многих химических соединений время до начала их трансформации (адаптационный период сохраняющиеся в почве в течение нескольких месяцев после полной разрушения нефтепродуктов требует интенсификации бактериального переработки бактериальной биомассы в пищевых целях.

2. Фиторемедиация заключается в использовании фитосинтезирующих организмов. Позволяет увеличить энергетические ресурсы очищаемых сельхозземель при умеренном использовании органических удобрений для стимуляции микробной деятельности. Она близка к природным углеводородов.

ассоциаций, позволяет утилизировать углеводороды нефти, очищая сельскохозяйственные почвы от загрязнений нефтепродуктами.

4. Формирование искусственной экосистемы на придорожных территориях.

систематическим превышением предельно-допустимых норм загрязнителя — резервно-технологическая полоса шириной до 30 метров. Создается искусственная защитная полоса с древесно-кустарниковыми посадками шириной 10-30 метров. В конструкции зеленых насаждений одна или две породы деревьев являются основными, образующими косяк полосы и ее верхний ярус. Остальные дополнительные породы обеспечивают быстрый рост основных пород путем затемнения почвы, образуя нижний ярус.

Формирование искусственной экосистемы необходимо проводить с учетом устойчивости биологических видов, совместимости растений (береза — тополь, клен - сосна, липа - ясень, лиственница, тополь — вяз мелколистный).

5. Большинство растений и деревьев подвергаются негативному воздействию транспортных средств как посредством атмосферных выбросов, так и через почву. Растения обладают определенными токсические компоненты. Их толерантность неоднородна в зависимости от вида растений. Для задернения и окультуривания обочин дорог с выраженным краевым эффектом перспективным является использование посевов устойчивых видов газонных трав. Из многих видов многолетних газонных трав только два вида злаковых трав (культурный вид райграса пастбищного и дикорастущий галофит бескильницы тончайшей) показали повышеннзто солеустойчивость. Высокую устойчивость к действию солей обнаружили полевица белая, мятлик луговой, овсяница красная, используемые для составления газонных травосмесей.

6. Инженерные методы защиты природной полосы. Создание бетонноземляного вала с озеленением, предназначенного для защиты от транспортных загрязнений.

7. В случае сильного загрязнения придорожной полосы тяжелыми металлами, осложняющими произрастание в ней требуемых видов растительности, возникает необходимость мелиорации почв. Способы, направленные на защиту сельскохозяйственных растений, основаны на выщелачивании легконодвижных элементов и переводе микроэлементов в почве в трудноподвижные формы. Рекультивация загрязненных тяжелыми металлами почв обычно основана на применении извести и фосфатов с добавкой органических веществ.

8. Механические способы мелиорации: перемешивание загрязненного верхнего слоя с незагрязненным грунтом, засыпка грунтом поверх загрязненной почвы или снятие ее верхнего загрязненного слоя.

Зафязненный слой земли толщиной до 1 метра заменяется плодородным растительным грунтом из совхозов.

Методы воздействия на двигатели внутреннего сгорания включают в себя методы по улучшению процесса смесеобразования в двигателе, методы совершенствования автомобильных двигателей, методы обезвреживания отработавших газов, методы улучшения аэродинамики автомобилей, методы улучшения экономии топлива и снижения загрязнения атмосферы, методы снижения токсичности на режимах принудительного холостого хода.

Таким образом, методы борьбы с автотранспортным загрязнением сельскохозяйственных угодий должны сочетать в себе биологические и инженерные методы защиты в комплексе с совершенствованием двигателей внутреннего сгорания в плане уменьшения токсичности.

Для защиты придорожных земель от транспортных загрязнений возможно применение бетонно — земляного вала с озеленением, а для эффективность защиты зависит не только от пространственной конфигурации лесополосы, но и от ее видового состава. Контроль загрязнения придорожных сельскохозяйственных территорий способен выявить нарушения химического состава почв и своевременно принять меры по минимизации негативных последствий.

1.4 Необходимость контроля загрязнения и учет результатов контроля нри разработке нланов севооборота Почва является регулятором и сдерживающей системой попадания вредпых автомобильных выбросов в трофическую цепь, конечным звеном которой является человек / 32/. Высокое содержание тяжелых металлов в почвах не позволят получить чистую растениеводческую продукцию.

Содержание токсичных элементов в зерне, овощах, картофеле и ягодах должно быть меньше допустимых уровней концентрации.

Для контроля состояния поверхности сельскохозяйственных земель, качественного и количественного состава почв и грунтов, оценки уровня и состава загрязнений используются традиционные приборы физикохимического анализа, а также хромотографы / 46, 68/. Для определения свойств почв и грунтов используются твердомер, глубинный гаммаплотномер, сдвиговый прибор, измеритель объемной влажности. Широко используется переносной лабораторный комплект определения гидрофизических и физико-механических свойств грунтов.

Вопросам химического загрязнения почв, в частности от применения нефтяных моторных топлив на автотранспорте, в последние годы было посвящено довольно много специальных публикаций. Среди авторов можно выделить Алексеева Ю.В., Амосова Я.М., Орлова Д.С., Садовникову Л.К.,Вайчиса М.В., Онюнаса В.М., Славенене Л.В., Бикбулатова И.Х., Данилова-Данильяна В.Н., Вернадского В.И., Касьяненко А.А./ 5, 9, 14, 20, 34, 49 / Рассматривались и методы контроля качества окружающей среды.

Информация представлена в общем виде по различным составляющим природной среды, а вот состоянию сельскохозяйственных угодий в условиях загрязнения отработавшими газами двигателей внутреннего сгорания уделено недостаточно внимания, отсутствует конкретика. В большинстве обобщающих работ рассмотрены лишь качественные характеристики загрязнения почв, иллюстрируемые на количественном уровне только отдельными локальными примерами, обычно переходящими из книги в книгу. Соответственно, пока нет достоверной глобальной либо даже в масштабах отдельно взятой страны или региона достоверной картины состояния химического загрязнения сельскохозяйственных почв вредными выбросами двигателей внутреннего сгорания. Сводные данные, если они и есть в распоряжении соответствующих учреждений, пока не публикуются нигде в мире. Следовательно, и методы экологической оценки состояния сельхозземель под воздействием отработавших газов автомобильных двигателей не разработаны.

Для изучения содержания тяжелых металлов в почвах применяются спектральный эмиссионный и атомно - абсорбционный методы анализа (Обухов А.И.). Рассматриваются также возможности рентгеноспектрального анализа тяжелых металлов в почвах (Савичев А.Т., Сорокин СЕ.) / 103/.

значительный выигрыш в точности по сравнению с методом внешнего стандарта, предпочтение следует отдавать методу стандарта - фона, так как он не требует предварительного знания макросостава образца (Смирнова В.Е., Лонцих СВ., Сидоровский А.И.). В работе Пуховского А.В. / 102/ представлены результаты и оценена погрешность рентгенофлуоресцентного определения свинца, меди, никеля, цинка, мышьяка в стандартных образцах почв Польши и США с использованием малогабаритного рентгеновского спектрометра СПЕКТРОСКАН (Россия). При анализе кислоторастворимых форм элементов на приборе для почв с низким содержанием матричных элементов хорошие результаты дает концентрирование способом выпаривания экстракта. Для почв с высоким содержанием матричных элементов, например карбонатных и черноземов, с низким (фоновым) содержанием определяемых элементов требуются другие методы концентрирования - с определением матрицы.

Содержание тяжелых металлов в сельскохозяйственных культурах и кормах оценивается путем сравнения с нормой по Ковальскому и средним содержанием в растениях по Добровольскому / 99 /. Такая оценка уровня концентрации микроэлементов в растениях представляется правомерной (Протасова Н.А.) / 100/. Вследствие избирательной поглотительной способности культурные растения концентрируют определенные металлы:

луговые травы и бобовые — марганец, хром, медь; пшеница, картофель, подсолнечник и сахарная свекла — цинк. Почвенные и погодные условия существенно корректируют распределение большинства тяжелых металлов в озимой пшенице. Как показывают исследования (Адрехин Г.П., Протасова П.А., Щеглов Д.И.) / 101/, характер связей в такой системе сложен и зависит как от химической природы элемента, так и от почвенных и погодных условий. Характер накопления каждого элемента в растениях имеет свои специфические черты. В годы, разные по погодным условиям, интенсивность поглощения тяжелых металлов из почв была неодинаковой (Зырин П.Г.) / /. При оценке степени загрязнения растительности тяжелыми металлами их содержание в основных сельскохозяйственных культурах можно использовать как фоновые.

Па поверхность почвы тяжелые металлы поступают в различных формах. Это оксиды и различные соли металлов, как растворимые, так и практически нерастворимые в воде (сульфиды, сульфаты, арсениты и др.).

Попадая на поверхность почв, тяжелые металлы могут либо накапливаться, либо рассеиваться в зависимости от характера геохимических барьеров, свойственных данной территории. Большая часть тяжелых металлов, поступивших на поверхность почвы, закрепляется в верхних гумусовых горизонтах. Тяжелые металлы сорбируются на поверхности почвенных частиц, связываются с органическими веществами почвы, в частности в виде элементарно-органических соединений, аккумулируются в гидроксидах железа, входят в состав кристаллических решеток глиняных минералов, дают собственные минералы в результате изоморфного замещения, находятся в растворимом состоянии в виде почвенной влаги и газообразном состоянии в почвенном воздухе, являясь составной частью почвенной биоты. Почва, в отличие от других компонентов природной среды, не только геохимически аккумулирует компоненты загрязнений, но и выступает как природный буфер, контролирующий перенос химических элементов и соединений в сельскохозяйственных почв тяжелыми металлами имею отрицательные последствия. Во-первых, поступая по пищевым цепям из почвы в растения, а оттуда и в организм животных и человека, тяжелые металлы вызывают снижение количества и качества урожая сельскохозяйственных растений и животноводческой продукции, как следствие, рост заболеваемости населения и сокращение продолжительности жизни. Во-вторых, накапливаясь в почве в больших количествах, тяжелые металлы способны изменять ее многие свойства. Изменения затрагивают биологические свойства почвы: снижается общая численность микроорганизмов, сужается их видовой состав и разнообразие, изменяется структура микробоценозов, падает интенсивность основных микробиологических процессов и активность почвенных ферментов. Сильное загрязнение почв тяжелыми металлами, особенно вдоль автомобильных дорог, приводит к изменению гумусного состояния, структуры, рН среды. В результате, происходит утрата почвенного плодородия, что является катастрофой для земель сельскохозяйственного назначения. В зависимости от геохимических условий производства пища человека как растительного, так и животного происхождения, может удовлетворять потребность человека в минеральных элементах, быть дефицитной или содержать превышающее их количество, становясь более токсичной в результате воздействия автомобильных двигателей внутреннего сгорания.

Автомобильные дороги, расположенные вблизи сельскохозяйственных земель, способствуют увеличению в них концентрации свинца, цинка, кадмия. В результате происходит изменение в экосистеме, нарушается ее устойчивость. В результате сжигания топлива растет концентрация свинца в почве и воздухе, истирание протектора шин и тормозных колодок приводит к загрязнению почвы кадмием, асбестом, оксиды серы и азота поступают в атмосферу, образуя кислые дожди, подкисляющие почву и растворяющие восковый защитный слой хвои и листвы. Пылевые загрязнения снегового загрязнении воздуха, растительности, а после таяния снега сельскохозяйственных почв и растительных вод, формирующих условия произрастания растений и сельскохозяйственных культур.

В России назрела необходимость создания инструментальных методов оценки негативных последствий развитой автомобилизации. Это позволит эффективно управлять процессами гармоничного развития природы и общества. Количественная оценка промышленно-транспортных воздействий на окружающую среду необходима для определения значимости отдельных факторов и выявления соответствующих закономерностей, разработки эффективных механизмов управления природоохранной деятельностью и рациональным использованием природных ресурсов в промышленности и на транспорте.

слежения за промышленно-транспортными объектами как источниками загрязнений и изменением состояния окружающей природной среды, а также предупреждения о создающихся критических ситуациях, вредных или опасных для здоровья людей и других живых организмов.

экспериментальным методами не вызывает особых трудностей. Сложнее определить и прогнозировать выброс вредных веществ автомобильным парком в конкретном регионе или по стране в целом. Для реальных систем неадекватные упрощения неизбежно сопровождаются потерей информации.

Необходимо разработать методику определения выброса вредных веществ автотранспортом на региональном и национальном уровнях и оценить экономическую ее эффективность.

Для определения концентраций вредных примесей в атмосферном воздухе вблизи автомагистралей и в отработавших газах двигателей индивидуальные пробы газа, взятые дискретно и при непрерывных измерениях.

Для определения токсичности автомобильных двигателей используют приборы анализа индивидуальных проб на определенном режиме работы двигателя или при испытаниях по ездовым циклам, а также приборы непрерывного действия. Для оценки загрязнения газовых потоков используют следующие методы / 68/:

—абсорбционный метод спектрального анализа газов (основан на свойстве веществ избирательно поглощать часть проходящего через них электромагнитного излучения);

—^электрохимический метод газового анализа (основан на использовании химических сенсорных датчиков, состоящих из двух чувствительных непосредственно контактирует с анализируемой средой и на котором происходит адсорбция анализируемого вещества);

— пламенно-ионизационные газоанализаторы (используются для измерения суммарной концентрации углеводородов различных классов);

—^хемилюминесцентный метод (для измерения концентраций NOx и Оз);

—^метод ультрафиолетовой флуоресценции (явление флуоресценции заключается в способности определенных веществ излучать свет под воздействием излучения источника возбуждения);

—^гравиметрический (весовой) метод (связан с отбором проб, пропусканием через фильтр, взвешиванием фильтра или определением его степени черноты по эталону);

—^хроматографический метод (основан на использовании свойства разделения сложных смесей на хроматографической колонке, занолненной сорбентом);

—^лидарная система (реализует лазерно-локационный метод).

хромотографы. Для контроля состояния поверхности земель, качественного и количественного состава почв и земель, оценки уровня и состава загрязнений используется анализ водной вытяжки грунта и ряд специальных приборов, предназначенных для определения плотности и свойств почв, грунтов.

Проблема разработки индустриальных методов и прогрессивной технологии в сфере технической эксплуатации автомобильного транспорта охватывает широкий круг научно-технических и организационнотехнологических вопросов, включающих: повышение профессионального мастерства водителей и профессионального уровня технического персонала и ИТР; разработку и внедрение прогрессивных технологических методов регулировки и контроля автомобилей; разработку необходимых для этих целей контрольно-измерительной аппаратуры, оборудования и приборов;

создание постов контроля токсичности отработавших газов автомобилей;

нормирование выброса вредных веш;еств автомобилями.

автомобильных двигателей долгое время не была очевидной только лишь потому, что природа имеет очень большой запас разнообразия и прочности, а также отсутствует в мире достаточный опыт по выявлению влияния экономики на экологию. ЕЭК ООН создана целевая группа под руководством страны-участницы Нидерландов для создания и реализации проекта по применению оценки (экспертизы) воздействия автомобилизации на окружающую среду. Одной из научно-практических проблем, требующих решения, является определение допустимой эколого-транспортной нагрузки на очаг, регион природы. И надо это сделать с учетом временного воздействия и времени реабилитации. Экологическая перегрузка природной среды вредным влиянием транспорта непосредственно и опосредованно (нарушает не сам автомобиль, а люди, которых он привозит) — еще одна научная проблема.

Во многих природных зонах предельно-допустимые концентрации превышены в несколько десятков раз по всем анализируемым показателям в течение многих лет, в том числе и за счет транспорта. Научной проблемой здесь следует считать определение норматива-лимита на использование транспортного ресурса. Одной из важных научных проблем следует считать определение границ территориально-промышленных и аграрнопромышленных комплексов в России с учетом транспортного фактора, который является катализатором экологического регресса. Транспорт может быть и фактором гармонизации экологических интересов различных отраслей на «замкнутой» территории. Путем создания территориальнопромышленных и аграрно-промышленных комплексов можно эффективно решать совместно экологические, социальные и экономические проблемы.

Транспорт становится объединяющим звеном в решении этих проблем.

Одним из важнейших условий применения и использования оценки воздействия на окружаюшую среду является достоверная информация как о транспортных процессах, так и об экологических изменениях в окружающей среде, сельскохозяйственных почвах в частности, под их воздействием. При этом следует иметь в виду, что многие такие изменения происходят из-за недисциплинированности (80 %) и экологической неграмотности (20 %).

Результаты визуальной оценки влияния автомобильных выбросов на растительность вблизи автомагистрали показывают, что древеснокустарниковая растительность находятся в крайне угнетенном состоянии.

Деревья не выдерживают чрезмерных транспортных нагрузок и гибнут.

Большая часть загрязнителей осаждается вблизи (1-2 км) источников загрязнения, некоторая часть загрязнителей разносится в атмосфере на расстояния до 10-50 км в соответствии с розой ветров в данной местности, а определенная доля поступает в верхние слои атмосферы и разносится на многие сотни и тысячи километров.

В Брянской области в структуре выбросов загрязняющих веществ преобладают грузовые автомобили — на их долю приходится 53% выброса загрязняющих веществ, 29 %- приходится на легковые автомобили, 18% приходится на автобусы.

В выхлопах грузовых автомобилей преобладают выбросы сажи (дымный выхлоп), оксиды серы, оксиды азота, бензапирен.

В выхлопах легковых автомобилей преобладают оксиды углерода, окислы азота, тяжелые металлы : свинец, никель, кадмий, цинк, медь.

Выбросы газовых двигателей не содержат примесей свинца и серы, а содержание вредных веществ в них значительно снижено: по сравнению с карбюраторными двигателями - на 69 %, по сравнению с дизельными двигателями - на 53%. / 93, 112/.

Наиболее токсичными являются бензиновые двигатели, применяемые на автомобилях. Токсичность дизелей ниже, однако, к их недостаткам относится большая масса, шумность в работе, содержание сажи в выхлопных газах. Экологические показатели газовых двигателей выше: газ не содержит вредных примесей серы и свинца, смесь сгорает полностью. Воздействие отработавших газов автомобильных двигателей на придорожные сельскохозяйственные земли проявляется в изменении химического состава почв, снижении плодородия сельскохозяйственных культур, наличии токсичных веществ, в частности тяжелых металлов, в растениеводческой продукции.

Как видно из таблицы 3 /96/, токсичность отработавших газов дизеля значительно ниже.

Структура токсичных компонентов нри сжигании 1 кг топлива Основные компоненты отработавших Оксиды азота Исследования состояний зеленых насаждений дают крайне неутешительные результаты: анализ листовых пластинок различных видов деревьев, расположенных в непосредственной близости к автомагистрали, выявил загрязнение их цинком, свинцом и кадмием, поскольку наблюдался хлороз и некроз листьев, междужилковый хлороз, скручивание старых листьев и побурение краев.

Одиночно стояш;ие деревья более чувствительны к воздействию выбросов автотранспорта, по сравнению с групповыми посадками. /121/ Результаты экспериментов и расчетных оценок воздействия транспорта вблизи других автомагистралей показывают, что там образуются зоны локальных экологических катастроф. Проживающее в этих зонах население, животные, растительность постоянно подвергаются воздействию транспортного шума. Концентрации в атмосфере воздуха окислов азота и углерода значительно превышают предельно допустимые.

Концентрации тяжелых металлов, солей в сельскохозяйственной почве, поверхностном стоке вблизи автомагистралей превышают санитарногигиенические нормативы.

Анализ содержания тяжелых металлов в сельскохозяйственных почвах Брянской области в 2004 году показывает, что возрастает загрязнение пашни кадмием, свинцом и цинком. Основной источник их попадания в сельскохозяйственные земли - выбросы двигателей внутреннего сгорания, применяемых на автотранспорте. Однако среднее содержание вредных элементов не дает полной картины, так как содержание тяжелых металлов зависит от расположенности участков от автотрассы. Повышенное содержание выбросов отработавших газов негативно сказывается на состоянии сельскохозяйственных угодий и, следовательно, на выращиваемых культурах. Уровень загрязнения свинцом и кадмием дерново-подзолистых почв выше, чем серых лесных почв (таблица 4). Отчасти это можно объяснить наличием на серых лесных почвах лесозащитной полосы.

Зафязнение тяжелыми металлами почв пашни Брянской области Показатели уровня загрязнения тяжелыми металлами почв иашни Проведенные в 1996 году исследования специалистами Брянского центра «Агрохимрадиология» показали, что концентрация подвижных форм определяемых элементов в почвах относится к среднему уровню загрязнения.

Содержание цинка колеблется от 0,1 до 3,5 мг/кг, меди от 0,15 до 0,33 мг/кг, никеля от 0,06 до 0,36 мг/кг, свинца от 0,4 до 1,13 мг/кг, кадмия от 0,01 до 0, мг/кг.

Результаты произведенных в 1996 году исследований показали, что распределение токсикантов по почвенному профилю следующее.

Независимо от вида агроэкосистемы и типа почвы закономерность распределения загрязнителей по изучаемым горизонтам сохраняется. Причем распределение токсикантов по почвенному профилю относительно равномерное. Однако изменение климатического фактора (сильный недостаток влаги и высокая температура летнего периода) способствовали вышележащие горизонты, а перераспределение их по профилю зависит от свойств самих элементов. В почве естественной экосистемы (луг) в 1994 году в слое 0-20 см сконцентрировалось24,8 % цинка, 24% меди, 30,9% никеля, 23,3% свинца, 18,5% кадмия от общего количества токсикантов в почвенном профиле, а в 1995 году эта величина составила 29; 26,7; 37; 30,8; 30,8 % соответственно. Подвижность изучаемых элементов несколько выросла.

На обрабатываемых почвах миграционные способности токсикантов проявились по-разному. Для цинка прослеживается четкая закономерность в гранулометрического состава почв и увеличении его содержания в подпахотном горизонте. Для дерново-подзолистых супесчаных почв эта величина составила 55,7% в 1994 году и 46,7% в 1995 году, для песчаных и 44,5% соответственно. Важную роль в большей подвижности свинца, помимо почвенно-климатических факторов, сыграли биологические факторы, то есть произрастающая на данной территории растительность.По таблицам 5, 6, 7 прослеживается динамика распределения тяжелых металлов по профилю дерново-подзолистых почв. В таблице 5 приведены данные по пойменные слаборазвитые, слабоглееватые, песчаные (луг) почвам.

Динамика распределения тяжелых металлов по профилю пойменных слаборазвитых, слабоглееватых, песчаных почв, мг/кг взятия Наибольшее количество свинца (превышающее ПДК) сосредоточено на глубине 60 - 100 см, В пахотном слое почвы (на глубине до 20 см) содержание свинца в в пределах ПДК или незначительно их превышает.

По таблице 6 прослеживается динамика распределения тяжелых металлов по профилю дерново-слабоподзолистых супесчаных почв пашни.

Динамика ра1спределения тяжелых металлов по профилю дерновослабоподзолистых супесчаных почв, мг/кг глубина взятия Наибольшее количество свинца (превышающее ПДК) сосредоточено на глубине 80 - 100 см. В нахотном слое ночвы (на глубине до 20 см) содержание свинца в пределах ПДК или незначительно их превышает.

По таблице 7 прослеживается динамика распределения тяжелых металлов по профилю дерново-подзолистых песчаных почв пашни.

Динамика распределения тяжелых металлов по профилю дерновоподзолистых песчаных почв, мг/кг взятия Наличие материнских пород, являющихся биогеохимическим барьером на пути миграции большинства техногенных загрязнителей, сожжет служить местом их аккумуляции в сложившихся почвенно-климатических условиях, увеличить поступление тяжелых металлов в зону корневой деятельности, что подтверждается проведенными исследованиями для ряда элементов.

В конечном итоге все это может привести к загрязнению производимой сельскохозяйственной продукции.

Проведенные двухгодичные исследования выявили некоторые закономерности в распределении техногенных загрязнителей по почвенному профилю. Для получения сельскохозяйственной продукции с безопасным уровнем содержания токсичных металлов необходимо продолжать исследования по изучению комбинированного воздействия антропогенных факторов на выращиваемые культуры и разработать систему мероприятий по минимизации нежелательных последствий.

Однако не произведены исследования о дальности распространения на сельскохозяйственные поля вредных выбросов автомобильных двигателей внутреннего сгорания, концентрации в почвах токсичных элементов в зависимости от удаленности участков от источника непосредственного загрязнения - автомобильной магистрали, шоссе. Поэтому они не способны в сельскохозяйственных угодий отработавшими газами автомобильных двигателей.

Разрозненность и несистематичность сведений, полученных в разное автотранспорта на продуктивность сельскохозяйственных земель, не дают целостного представления о происходящих процессах. Это затрудняет выработку эффективных методов решений, направленных на снижение возникающего ущерба в реальных условиях. Существующие различия в свойствах природного комплекса (его устойчивость к антропогенным нагрузкам и сельскохозяйственной деятельности) вызывают необходимость проведения специальных исследований. Это важно еще и потому, что существует реальная угроза перехода экологического ущерба в стадию деградации природного комплекса, восстановление первоначальных свойств которого требует дополнительного времени и значительных материальных затрат. Поэтому возникла необходимость разработать методы контроля влияния отработавших газов автомобильных двигателей внутреннего сгорания на придорожные сельскохозяйственные земли.

новых методов контроля окружающей среды, которые дадут информацию о характеристике транспортных потоков, уровнях загрязнения почвы, растительности, используя в качестве исходных данных результаты измерения этих параметров в отдельных (репрезентативных) точках пространства. Особенности мониторинга объектов окружающей среды и транспорта, диктующие требования к измерительным приборам, оборудованию, программным средствам и расчетным методам, связаны с возросшим количеством транспортных средств и переменной интенсивностью выбросов во времени и пространстве; распределенностью источников загрязнения на значительной территории; наличием большого числа параметров, которые необходимо регулярно или непрерывно с высокой степенью достоверности измерять.

2. МЕТОД КОНТРОЛЯ ЗАГРЯЗНЕНИЯ НРИДОРОЖНЫХ

СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ЗЕМЕЛЬ ОТРАБОТАВШИМН

ГАЗАМИ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

Уровень воздействия отработавших газов двигателей внутреннего сгорания на сельскохозяйственные земли зависит не только от интенсивности транспортных нотоков, но и от природно-климатических условий. Природноклиматические условия - это комплекс факторов, изменяющихся в зависимости от природной зоны и оказывающих определенное влияние на биосферные процессы. Устойчивость почв к химическому загрязнению напрямую связана с ее свойствами. Плодородные почвы тяжелого механического состава с высоким содержанием гумуса связывают тяжелые металлы в менее доступную для растений форму. Уплотнение почвы и нарушение окислительно-восстановительных условий, увеличение кислотности или щелочности приводит к возрастанию подвижности тяжелых металлов. Макро- и микроэлементный состав почвы может менять токсичность свинца и кадмия, которые обнаруживают антагонизм при поступлении в растения с кальцием и фосфором. Рассмотрим климатические условия Брянской области.

Брянская область расположена в юго-западной части РФ. Территория Брянской области вытянулась с запада на восток на 270 км, с севера на юг на 245 км. Область расположена в западной части Восточно-европейской (Русской равнины). Большая часть территории занята Приднепровской и Полесской низменностями, на которых расположены все юго-западные и центральные районы. Восточные районы области расположены на западной окраине Средне-Русской возвышенности, а северо-западные — на южных отрогах Смоленско-Московской гряды. В целом рельеф области можно рассматривать как слабоволнистую равнину с общим пологим склоном с северо-востока и востока на юго-запад. Высота местности над уровнем моря изменяется в пределах от 292 до 125 метров. Климат области имеет переходной характер между мягким климатом западного полесья и континентальным климатом центральной лесостепи и может быть охарактеризован как умеренно-континентальный с теплым летом и умеренно-холодной зимой. По количеству осадков область относится к хорошо увлажненным районам. Среднегодовое количество осадков колеблется от 560 до 640 мм. В отдельные засушливые годы количество осадков снижается до 300 мм, но такие годы бывают редко, чаще наблюдаются годы, когда осадков выпадает до 800-900 мм. Наименьшее количество осадков выпадает в зимние месяцы, наибольшее - летом.

На северо-западе Брянской области, в условиях более влажного климата и боле глубокого промывания, преобладают подзолистые почвы. В большинстве своем почвы формируются под влиянием леса и трав одновременно и имеют черты подзолистых и дерновых, за что их называют дерново-подзолистыми. Самый верхний горизонт (слой) их - гумусовый.

Толщина его 10-12 см. Цвет - серый. Ниже идет белесый, похожий на золу горизонт, - подзолистый. Его толщина - 25-30 см. Затем - бурый слой, называемый горизонтом вмывания. Глубже лежит материнская порода, из которой образовалась почва. Широко распространены также серые лесные почвы, образующиеся под влиянием лиственных лесов и обильного травяного покрова. У них гумусовый горизонт мощнее, чем у дерновоподзолистых почв, он почти черного цвета, так как содержит до 6% гумуса.

Гумусовый слой в них простирается на глубину от 16 до 40 см. Он темносерого цвета (в мокром состоянии - черного), с зернистой структурой, на выпаханных участках — с комковатой. Под гумусовым горизонтом находится переходный оподзоленный слой. Он светлее, так как на поверхности комочков накопился в виде «присыпки» мелкий кварцевый песок.

Переходной горизонт сменяется уплотненным бурым горизонтом, под которым расположена материнская порода - лесс, или лессовидные суглинки. Они содержат карбонаты.